بلاستيك B1113: الخصائص والتطبيقات الرئيسية

الفولاذ B1113 هو فولاذ سبائكي متوسط الكربون يُصنف أساسًا كفولاذ منخفض السبيكة. يتميز بقوته المتوسطة، وقابلية تشغيله الجيدة، ومقاومته الممتازة للتآكل. تشمل العناصر السبيكية الرئيسية في B1113 الكربون، والمنغنيز، والسيليكون، التي تسهم في خصائصه الميكانيكية وأدائه العام في تطبيقات متنوعة.

نظرة شاملة

يشتهر فولاذ B1113 بتركيبته المتوازنة من القوة والمرونة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهندسية. يتراوح محتوى الكربون عادةً بين 0.10% إلى 0.15%، بينما يُضاف المنغنيز والسيليكون لتعزيز قابلية الصلادة وتحسين الخصائص الميكانيكية. غالبًا ما يُستخدم هذا الدرجة من الفولاذ في التطبيقات التي تتطلب قوة متوسطة وامتثال جيد، مثل تصنيع التروس، والمحاور، ومكونات أخرى تتعرض لأحمال متوسطة.

مزايا فولاذ B1113:
- قابلية تشغيل جيدة: يعد B1113 سهل التشغيل نسبيًا، مما يقلل من تكاليف الإنتاج والوقت.
- مقاومة للتآكل: توفر تركيبه مقاومة ممتازة للتآكل، مما يجعله مثاليًا للمكونات التي تتعرض للاحتكاك.
- تنوع الاستخدام: يمكن معالجة هذا الفولاذ حرارياً لتحقيق مجموعة من الخصائص الميكانيكية، مما يسمح بالتخصيص بناءً على احتياجات التطبيق المحددة.

قيود فولاذ B1113:
- مقاومة التآكل: مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ، فإن B1113 لديه مقاومة محدودة للتآكل، مما قد يستلزم استخدام طلاءات واقية في بعض البيئات.
- غير مناسب للتطبيقات في درجات الحرارة العالية: قد تتدهور أدائه عند درجات الحرارة المرتفعة، مما يحد من استخدامه في البيئات ذات الحرارة العالية.

تاريخيًا، كان B1113 خيارًا شائعًا في مجموعة متنوعة من الصناعات بسبب توازنه المواتي من الخصائص، مما يجعله مادة شائعة في الهندسة الميكانيكية وقطاعات التصنيع.

أسماء بديلة، معايير، ومعادلات

المنظمة القياسية	التسمية/الدرجة	الدولة/المنطقة الأصلية	ملاحظات/تعليقات
UNS	G11130	الولايات المتحدة الأمريكية	أقرب معادل لـ AISI 1130
AISI/SAE	1130	الولايات المتحدة الأمريكية	يجب الانتباه إلى اختلافات تركيبية طفيفة
ASTM	A108	الولايات المتحدة الأمريكية	مواصفة قياسية لبار الفولاذ الكربوني المنتهي بالبرودة
EN	1.0736	أوروبا	درجة معادلة بخصائص مشابهة
JIS	S45C	اليابان	خصائص ميكانيكية مماثلة ولكن تركيب كيميائي مختلف

تسلط الجدول أعلاه الضوء على المعايير والمعادلات المختلفة لفولاذ B1113. من المهم ملاحظة أنه بينما يمكن اعتبار هذه الدرجات مكافئة، فإن الاختلافات الطفيفة في التركيب يمكن أن تؤثر على خصائص الأداء، خاصة في التطبيقات التي تتطلب خصائص ميكانيكية معينة أو مقاومة للتآكل.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم)	نطاق النسبة المئوية (%)
C (كربون)	0.10 - 0.15
Mn (منغنيز)	0.60 - 0.90
Si (سيليكون)	0.15 - 0.40
P (فسفور)	≤ 0.04
S (كبريت)	≤ 0.05

تلعب العناصر السبيكية الأساسية في فولاذ B1113 أدوارًا حيوية في تحديد خصائصه. يعزز الكربون الصلابة والقوة، بينما يحسن المنغنيز قابلية الصلادة والامتثال. يساهم السيليكون في إزالة الأكسدة أثناء صناعة الفولاذ ويعزز القوة.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/الحرارة	درجة حرارة الاختبار	القيمة النموذجية/النطاق (مترية)	القيمة النموذجية/النطاق (إمبراطورية)	المعيار المرجعي لطريقة الاختبار
قوة الشد	مخمّر	درجة حرارة الغرفة	450 - 550 MPa	65 - 80 ksi	ASTM E8
قوة العائد (تغيير بنسبة 0.2%)	مخمّر	درجة حرارة الغرفة	250 - 350 MPa	36 - 51 ksi	ASTM E8
التمدد	مخمّر	درجة حرارة الغرفة	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
الصلابة (برينيل)	مخمّر	درجة حرارة الغرفة	150 - 200 HB	150 - 200 HB	ASTM E10
قوة التأثير (تشاربي)	مخمّر	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية لفولاذ B1113 مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب قوة متوسطة وامتثال جيد. تشير قوة الشد وقوة العائد إلى قدرته على تحمل أحمال كبيرة، بينما تعكس نسبة التمدد مرونته، مما يسمح بالتشوه دون كسر.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (مترية)	القيمة (إمبراطورية)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
نقطة/نطاق الانصهار	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
الموصلية الحرارية	درجة حرارة الغرفة	50 W/m·K	34.5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
الحرارة النوعية	درجة حرارة الغرفة	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
مقاومة الكهرباء	درجة حرارة الغرفة	0.0000017 Ω·m	0.0000017 Ω·in

تشير الخصائص الفيزيائية لفولاذ B1113 إلى ملاءمته لمجموعة متنوعة من التطبيقات. تشير الكثافة إلى مادة قوية، بينما تشير نقطة الانصهار إلى استقرار حراري جيد. تعتبر الموصلية الحرارية والحرارة النوعية هامة للتطبيقات المتعلقة بنقل الحرارة.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°C/°F)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
الكوريدات	3-5%	20-60 °C / 68-140 °F	جيد	خطر التآكل
الأحماض	10%	20-40 °C / 68-104 °F	ضعيف	غير موصى به
محاليل قلوية	5-10%	20-60 °C / 68-140 °F	جيد	معرض للـ SCC

يظهر فولاذ B1113 مقاومة متوسطة للتآكل، خاصة في البيئات التي تحتوي على الكوريدات حيث يمكن أن يحدث التآكل. أداؤه في الظروف الحمضية والقلوية محدود، مما يجعله غير مناسب للتطبيقات التي تتضمن عوامل تآكل قوية. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ، فإن مقاومة التآكل لـ B1113 أقل بكثير، مما قد يستلزم استخدام طلاءات واقية أو مواد بديلة في البيئات شديدة التآكل.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°C)	درجة الحرارة (°F)	ملاحظات
أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة	300 °C	572 °F	تناسب درجات الحرارة المتوسطة
أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة	400 °C	752 °F	تعرض قصير الأمد فقط
درجة حرارة الراسب	600 °C	1112 °F	خطر الأكسدة بعد هذه الدرجة

يؤدي فولاذ B1113 بشكل كافٍ عند درجات الحرارة المرتفعة، مع أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة تبلغ 300 °C. ومع ذلك، فإن التعرض المطول لدرجات حرارة فوق هذا الحد قد يؤدي إلى الأكسدة وتدهور الخصائص الميكانيكية. من الضروري أخذ هذه الحدود في الاعتبار عند تصميم المكونات التي قد تواجه درجات حرارة مرتفعة.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	المعدن الحشو الموصى به (تصنيف AWS)	الغاز/الفلكس الشائع	ملاحظات
MIG	ER70S-6	أرجون + CO2	جيد للأجزاء الرقيقة
TIG	ER70S-2	أرجون	ممتاز للأعمال الدقيقة
ملصق	E7018	-	يتطلب تسخين مسبق

يعرض فولاذ B1113 قابلية لحام جيدة، خاصة مع عمليات MIG وTIG. يوصى بالتسخين المسبق لتقليل خطر الشقوق، خاصة في الأجزاء السميكة. قد تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام مفيدة أيضًا لتخفيف الضغوط المتبقية.

قابلية التشغيل

معامل التشغيل	فولاذ B1113	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي	70	100	قابلية تشغيل جيدة
سرعة القطع النموذجية (التدوير)	50 m/min	80 m/min	يجب ضبطها بناءً على المعدات

يمتلك فولاذ B1113 مؤشر قابلية تشغيل نسبي يبلغ 70، مما يجعله أسهل في التشغيل مقارنةً بالعديد من الفولاذات الأخرى. يجب اختيار سرعات القطع المثلى والمعدات بناءً على عملية التشغيل المحددة لتحقيق أفضل النتائج.

قابلية التشكيل

يمكن تشكيل فولاذ B1113 بشكل بارد وساخن، حيث تسمح المرونة الجيدة بالثني والتشكيل دون حدوث تشققات. يجب أخذ تأثير العمل الصلب في الاعتبار أثناء عمليات التشكيل، حيث يمكن أن يزيد من قوة العائد للمادة.

المعالجة الحرارية

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°C/°F)	وقت النقع النموذجي	طريقة التبريد	الغرض الرئيسي / النتيجة المتوقعة
التخميل	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 ساعات	هواء	تليين، تحسين قابلية التشغيل
التبريد السريع	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 دقيقة	زيت أو ماء	صلابة، زيادة القوة
التحسين	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	ساعة واحدة	هواء	تقليل الهشاشة، تحسين المطاولة

تؤثر عمليات المعالجة الحرارية مثل التخميل، والتبريد السريع، والتحسين بشكل كبير على التركيب الدقيق وخصائص فولاذ B1113. يعمل التخميل على تليين المادة، بينما يعمل التبريد السريع على زيادة الصلابة. يعتبر التحسين أمرًا حيويًا لتقليل الهشاشة وتعزيز المطاولة، مما يجعل الفولاذ أكثر ملاءمة للتطبيقات الديناميكية.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال على التطبيق المحدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار
السيارات	التروس	مقاومة جيدة للتآكل، قوة متوسطة	Durability عالية
الآلات	المحاور	قابلية تشغيل جيدة، مطاولة	سهولة التصنيع
البناء	المكونات الهيكلية	قوة، مرونة	قدرة التحميل

يستخدم فولاذ B1113 بشكل شائع في التطبيقات السيارات والآلات بسبب خصائصه الميكانيكية الجيدة. تجعله مقاومته للتآكل مثاليًا للمكونات المعرضة للاحتكاك، بينما تسمح له قابلية التشغيل بعمليات إنتاج فعالة.

اعتبارات مهمة، معايير الاختيار، وأفكار إضافية

الميزة/الخاصية	فولاذ B1113	AISI 1045	AISI 4140	ملاحظات موجزة عن المزايا/العيوب أو الموازنة
خاصية ميكانيكية رئيسية	قوة متوسطة	قوة أعلى	قوة أعلى	B1113 أسهل في التشغيل
جانب التآكل الرئيسي	جيد	جيد	جيد	B1113 أقل مقاومة من 4140
قابلية اللحام	جيدة	جيدة	جيدة	يتطلب 4140 مزيدًا من العناية في اللحام
قابلية التشغيل	جيدة	جيدة	متوسطة	B1113 أسهل في التشغيل
قابلية التشكيل	جيدة	جيدة	سيئة	يمكن تشكيل B1113 بسهولة أكبر
التكلفة التقريبية النسبية	متوسطة	متوسطة	أعلى	فعالية من حيث التكلفة للتطبيقات المتوسطة
التوافر النموذجي	شائع	شائع	أقل شيوعًا	يتوفر B1113 على نطاق واسع

عند اختيار فولاذ B1113 لتطبيقات محددة، من الضروري أخذ خصائصه الميكانيكية ومقاومته للتآكل وخصائص التصنيع في الاعتبار. بينما يوفر قابلية تشغيل جيدة ومقاومة للتآكل، قد تستلزم قيوده في البيئات عالية الحرارة والتآكل استخدام مواد بديلة لبعض التطبيقات. تلعب فعالية التكلفة والتوافر أيضًا أدوارًا كبيرة في عملية الاختيار، مما يجعل B1113 خيارًا عمليًا للعديد من التطبيقات الهندسية.